Энтропия, энергия Гиббса и термодинамическая возможность протекания
Введено| English | Значение |
|---|---|
| entropy/ˈentrəpi/ | энтропия |
| Gibbs energy/ɡɪbz ˈenədʒi/ | энергия Гиббса |
Что могло бы объяснить это наблюдение?
- Реакция может быть эндотермической и при этом термодинамически выгодной. Энтальпия одна не определяет направление, предпочтительное при данной температуре.
- Начните с гипотезы. Укажите величины или признаки, которые вы будете сравнивать, затем определите, какие доказательства могут различить два объяснения.
Построение модели
- Энтропия связана с рассеянием энергии и количеством доступных микроскопических состояний. Энергия Гиббса объединяет энтальпию, энтропию и абсолютную температуру для процесса при постоянной температуре и давлении.
- Энтропия: Свойство состояния, связанное с рассеиванием энергии и доступными конфигурациями; Энергия Гиббса: Термодинамическая величина, объединяющая вклады энтальпии и энтропии.
Что может оставаться малым даже при отрицательном ΔG?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
ΔG указывает на термодинамическую выгодность реакции, но ничего не говорит о кинетике. Высокий энергетический барьер может сделать термодинамически выгодную реакцию практически необратимо медленной, как показывает алмаз.
Сопоставьте каждый технический термин с его точным определением.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Используйте определения для различения смежных величин и процессов.
Выберите доказательства для проверки
- Используйте формулу ΔG = ΔH - TΔS, соблюдая согласованность энергетических единиц. Отрицательное изменение энергии Гиббса указывает на термодинамическую возможность процесса при заданных условиях, но не на высокую скорость реакции. Барьер активации может сделать термодинамически выгодный процесс медленным.
- Указывайте, являются ли значения величинами стандартного состояния, и записывайте температуру в кельвинах. Переводите энтропию из джоулей на кельвин-моль в килоджоули на кельвин-моль, когда энтальпия выражена в килоджоулях на моль.
Какие две привычки делают расследование или модель в данном случае более обоснованными?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Указание условий и допущений позволяет другим точно воспроизвести работу, а фиксация подтверждающих данных даёт возможность проверить вывод. Сокрытие противоречащих результатов устраняет доказательства, способные оспорить ошибочный вывод, а одно измерение никогда не может обосновать более широкий claim.
Работайте с известными величинами
- Укажите известные значения и их единицы измерения. Выберите соотношение, предположения которого подходят к данному случаю, затем преобразуйте формулу перед подстановкой.
- Известно: ΔH = +20 кДж на моль, ΔS = +100 Дж на Кельвин на моль и T = 300 К. Переведите ΔS = 0.100 кДж на Кельвин на моль. ΔG = ΔH - TΔS = 20 - 300×0.100 = -10 кДж на моль. Процесс является термодинамически выгодным при указанном приближении.
ΔH=30 кДж на моль, ΔS=0.10 кДж на Кельвин на моль и T=400 К. Найдите ΔG. Используйте ту же последовательность: известные величины → модель → соотношение → подстановка → единицы измерения и интерпретация.
ΔH=30 кДж/моль, ΔS=0.10 кДж/(К·моль), T=400 К. Найдите ΔG.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Результат составляет -10 кДж/моль. Дано: ΔH = 30 кДж на моль; ΔS = 0.10 кДж на моль·К; T = 400 К. Используйте формулу ΔG = ΔH - T × ΔS. ΔG = 30 - 400 × 0.10 = -10 кДж на моль. Значение отрицательное, поэтому реакция возможна при данном приближении; учтите, что ΔS уже было выражено в кДж.
Проверьте вывод и его ограничения
- Термодинамическая выгодность не определяет скорость реакции. Цельсий нельзя использовать вместо Кельвина в формуле TΔS, а ошибка перевода единиц может изменить результат в 1,000 раз.
- Вернитесь к первоначальному наблюдению. Объясните, что подтверждает результат, при каких условиях он верен и каким образом можно проверить конкурирующее объяснение.
Термодинамически выгодная реакция обязательно должна протекать быстро. Это утверждение ложно: термодинамическая возможность и скорость — это разные вопросы. Термодинамика (дельта G) показывает, что реакция может идти; кинетика (энергия активации, скорость) определяет, как быстро она протекает. Превращение алмаза в графит термодинамически выгодно, но происходит незаметно медленно.
Энтропия, энергия Гиббса и возможность реакции: используйте формулу ΔG = ΔH - TΔS, соблюдая согласованность энергетических единиц. Отрицательное изменение энергии Гиббса указывает на термодинамическую возможность процесса при заданных условиях, но не на высокую скорость реакции. Барьер активации может сделать термодинамически выгодный процесс медленным.
Термодинамически выгодная реакция должна протекать быстро.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Возможность протекания и скорость — это разные вопросы. Термодинамика (ΔG) указывает, что реакция может протекать; кинетика (энергия активации, скорость) определяет, насколько быстро. Переход алмаза в графит термодинамически выгоден, но протекает незаметно медленно.
Свойство состояния, связанное с рассеиванием энергии и доступными конфигурациями: запишите технический термин.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
энтропия означает Свойство состояния, связанное с рассеянием энергии и доступными конфигурациями.